Redis沒有使用C語言的字串結構，而是自己設計了一個簡單的動態字串結構sds。它的特點是：可動態擴充套件記憶體、二進位制安全和與傳統的C語言字串型別相容。下面就從原始碼的角度來分析一下Redis中sds的實現。

1 SDS的定義

// sds相容傳統C風格字串，所以起了個別名叫sds，並且可以存放sdshdr結構buf成員的地址
typedef char *sds; 

SDS也有一個表頭（header）用來存放sds的資訊。

/*
 * 儲存字串物件的結構
 */
struct sdshdr {
    
    // buf 中已佔用空間的長度
    int
 
 len;

    // buf 中剩餘可用空間的長度
    int free;

    // 資料空間
    char buf[];
};

以下為一個SDS示例：

len為5，表示這個sds長度為5位元組。
free為0，表示這個sds沒有未使用的空間。
buf是一個char[]的陣列，分配了（len+1+free）個位元組的長度，前len個位元組儲存著’R’、’e’、’d’、’i’、’s’這5個字元，接下來的1個位元組儲存著’\0’，剩下的free個位元組未使用。

2 SDS的優點

2.1 杜絕緩衝區溢位

因為SDS表頭的free成員記錄著buf字元陣列中未使用空間的位元組數，所以，在進行APPEND命令向字串後追加字串時，如果不夠用會先進行記憶體擴充套件，在進行追加。

總之，正是因為表頭的存在，使得redis的字串有這麼多優點。

2.2 獲得字串長度的操作複雜度為O(1)

傳統的C字串獲得長度時的做法：遍歷字串的長度，遇零則止，複雜度為O(n)。

而SDS表頭的len成員就儲存著字串長度，所以獲得字串長度的操作複雜度為O(1)。

2.3 二進位制安全（Binary Safe）

因為傳統C字串符合ASCII編碼，這種編碼的操作的特點就是：遇零則止 。即，當讀一個字串時，只要遇到’\0’結尾，就認為到達末尾，就忽略’\0’結尾以後的所有字元。因此，如果傳統字串儲存圖片，視訊等二進位制檔案，操作檔案時就被截斷了。

3 SDS記憶體分配及釋放策略

3.1 SDS記憶體分配策略—空間預分配

空間預分配策略用於優化SDS的字串增長操作。

如果對SDS進行修改後，SDS表頭的len成員小於1MB，那麼就會分配和len長度相同的未使用空間。free和len成員大小相等。
如果對SDS進行修改後，SDS的長度大於等於1MB，那麼就會分配1MB的未使用空間。
通過空間預分配策略，Redis可以減少連續執行字串增長操作所需的記憶體重分配次數。

原始碼如下：

sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen) 
{
    struct sdshdr *sh, *newsh;

    // 獲取 s 目前的空餘空間長度
    size_t free = sdsavail(s);

    size_t len, newlen;

    // s 目前的空餘空間已經足夠，無須再進行擴充套件，直接返回
    if (free >= addlen) return s;

    // 獲取 s 目前已佔用空間的長度
    len = sdslen(s);
    sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));

    // s 最少需要的長度
    newlen = (len+addlen);

    // 根據新長度，為 s 分配新空間所需的大小
    if (newlen < SDS_MAX_PREALLOC)
        // 如果新長度小於 SDS_MAX_PREALLOC 
        // 那麼為它分配兩倍於所需長度的空間
        newlen *= 2;
    else
        // 否則，分配長度為目前長度加上 SDS_MAX_PREALLOC
        newlen += SDS_MAX_PREALLOC;
    // T = O(N)
    newsh = zrealloc(sh, sizeof(struct sdshdr)+newlen+1);

    if (newsh == NULL) return NULL;

    // 更新 sds 的空餘長度
    newsh->free = newlen - len;

    return newsh->buf;
}

3.2 SDS記憶體釋放策略—惰性空間釋放

惰性空間釋放用於優化SDS的字串縮短操作。

當要縮短SDS儲存的字串時，程式並不立即使用記憶體充分配來回收縮短後多出來的位元組，而是使用表頭的free成員將這些位元組記錄起來，並等待將來使用。
原始碼如下：

void sdsclear(sds s) 
{
    // 取出 sdshdr
    struct sdshdr *sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));

    // 重新計算屬性
    sh->free += sh->len;
    sh->len = 0;

    // 將結束符放到最前面（相當於惰性地刪除 buf 中的內容）
    sh->buf[0] = '\0';
}